รถไฟฟ้าติดเครื่องปั่นไฟ ได้อย่างก็ต้องเสียอย่าง ?!

กระแสตื่นตัวเรื่องโลกร้อน และค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในยุคนี้ ทำให้รถพลังไฟฟ้าแบทเตอรี หรือ BEV (BATERY ELECTRIC VEHICLE) เป็นสิ่งที่มหาชนให้ความสนใจ แทนที่รถเครื่องยนต์สันดาปภายใน ที่อยู่คู่โลกของเรามาช้านานนับศตวรรษ

 

จุดเด่นของมอเตอร์ไฟฟ้า ที่เป็นข้อได้เปรียบเหนือเครื่องยนต์สันดาปภายใน คือ “แรงบิด” หรือทอร์ค (TORQUE) โดยมอเตอร์ไฟฟ้าสร้างแรงบิดสูงสุดได้ทันทีตั้งแต่กระแสไฟฟ้าไหลเข้าขดลวด ซึ่งแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน ที่จะสร้างแรงบิดสูงสุดได้ช่วงจำกัด ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์เบนซิน มักจะมีแรงบิดสูงสุดเกิดขึ้นที่รอบสูง 3,000-4,000 รตน. ในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลจะมีแรงบิดสูงสุดเกิดขึ้นที่รอบต่ำกว่า นั่นคือ ราว 1,500-2,500 รตน.

 

 

การที่มีแรงบิดสูงสุดเกิดขึ้นตั้งแต่แรก ทำให้รถไฟฟ้าไม่มีความจำเป็นที่ต้องใช้เกียร์หลายอัตราทด โดยรถที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่จะมีอัตราทดเกียร์ค่าเดียว (SINGLE RATIO) คล้ายกับรถจักรยานแบบซิงเกิลสปีด หรือจักรยานฟิกซ์เกียร์ ผู้ขี่ไม่ต้องเปลี่ยนอัตราทด เพราะหากทดเกียร์มา ให้ใช้กำลังน้อยในการออกตัวให้เบาสบายก็จะทำความเร็วปลายได้น้อย เพราะรอบหมุนของขาที่มีจำกัด (คนทั่วไปหากซอยเกิน 120 รตน. ก็จะขาดใจแล้ว) ตัวอย่างของรถจักรยานกลุ่มนี้ คือ จักรยานแม่บ้านที่มักจะมีเฟืองทดด้านหน้าขนาดย่อม และเฟืองท้ายขนาดใหญ่ ถ้าเป็นรถไฟฟ้า จะเป็นกลุ่มรถไฟฟ้าขนาดเล็กที่ใช้มอเตอร์กำลังน้อย แรงบิดไม่มาก แต่คนมักจะแปลกใจว่า ทำไมถึงได้ขับสบายในย่านความเร็วต่ำ ทั้งคล่องตัว และกระฉับกระเฉง แต่ทำความเร็วปลายได้ไม่สูง 

 

ในทางกลับกัน ถ้าเผื่ออัตราทดเกียร์ไว้ให้ทำความเร็วปลายได้สูง อัตราเร่งตอนต้นก็จะอืดสักนิดเพราะแรงบิดไม่พอ แต่จะทำความเร็วได้สูงขึ้น ดังจะเห็นได้จากรถจักรยานแข่งที่วิ่งในสนามเวโลดโรม (VELODROME) จักรยานกลุ่มนี้จะมีเฟืองทดด้านหน้าใหญ่มาก ส่วนเฟืองทดด้านหลังจะมีขนาดเล็ก โดยกรณีของรถไฟฟ้าที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแรงบิดสูง ส่วนใหญ่ก็จะเน้นไปที่การทดเกียร์ให้อัตราเร่งช่วงต้นทำได้รวดเร็ว มากกว่าเน้นความเร็วปลาย เพราะหากมอเตอร์ไฟฟ้าหมุนด้วยความเร็วรอบสูงก็มักจะไม่เป็นผลดีต่ออายุการใช้งาน สังเกตว่ารถไฟฟ้าอาศัยศาสตร์ของการเลือกอัตราทดเกียร์ไม่ต่างจากรถจักรยาน ทำให้ส่วนใหญ่จะมีอัตราเร่งรวดเร็วช่วงความเร็วต่ำ แต่ความเร็วปลายทำได้ไม่สูง

 

สำหรับรถเครื่องยนต์สันดาปภายในจะแตกต่างจากรถไฟฟ้า เพราะจะทำงานร่วมกับห้องเกียร์ที่มีหลายอัตราทด ซึ่งคล้ายคลึงกับรถจักรยานทางไกลประเภทเสือหมอบ หลักการ คือ รักษารอบขาให้อยู่ในช่วงรอบหมุนที่มีแรงบิดดี และหัวใจทำงานไม่หนัก ซึ่งอยู่ระหว่าง 90-100 รตน. (ถ้าเปรียบเป็นรถยนต์ คือ ให้เครื่องยนต์ทำงานที่รอบหมุนที่สร้างแรงบิดเกือบสูงสุด) ด้วยอัตราทดที่แปรเปลี่ยนได้ตามความเหมาะสมกับเส้นทาง จึงทำให้ขึ้นทางชันได้ง่าย และทำอัตราเร่งไต่ความเร็วได้รวดเร็วกว่าพวกเกียร์เดียว ส่วนแรงบิดจะมาก หรือน้อย ขึ้นอยู่กับพลังกล้ามเนื้อของนักปั่น โดยนักปั่นจะไม่เปลี่ยนอัตราทดเลยก็ยังได้หากมีกำลังแรงขามากพอ ถ้าเป็นกรณีของรถเกียร์ธรรมดาก็คือ หากมีแรงบิดมากพอ คุณอาจออกตัวจากจุดหยุดนิ่งด้วยเกียร์ 3 แล้ววิ่งไปสุดความเร็วปลายเกียร์ 3 ที่ 140 กม./ชม. เลยก็ได้

 

มาถึงตรงนี้จะเห็นได้ว่า ห้องเกียร์ คือ หนึ่งในความสลับซับซ้อนของรถเครื่องยนต์สันดาปภายในที่จะต้องมีเสมอ เพื่อให้สามารถขับเคลื่อนที่ความเร็วต่ำ และสูงได้ และนี่คือ จุดด้อยที่ชัดเจนในเรื่องความลื่นไหล และความนุ่มนวลของการถ่ายทอดกำลังไปสู่ล้อ แม้แต่เกียร์ที่มีความซับซ้อน และทันสมัยที่สุด ก็ยังไม่อาจพูดได้เต็มปากว่า สามารถถ่ายกำลังเครื่องยนต์ได้รวดเร็วตามใจคิด เพราะยังมีการหน่วง มีรอยต่อ ซึ่งเทียบไม่ได้กับความเนียนต่อเนื่องไร้รอยต่อในการถ่ายทอดกำลังของรถไฟฟ้า

 

แน่นอนว่า หากวัดในแง่ความสนุกสนานที่ผู้ขับขี่ได้รับ คุณลักษณะของรถไฟฟ้ามักเป็นรองรถเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ต้องพึ่งพาทักษะของผู้ขับขี่ในการเลือกอัตราทดเกียร์ให้เหมาะสม ซึ่งจะเรียกว่า “ยุ่งยาก” ก็ใช่ แต่มัน คือ ความท้าทายอย่างหนึ่ง แต่สำหรับผู้ใช้รถส่วนใหญ่ ความสนุกท้าทายเหล่านั้นไม่ใช่สิ่งที่พวกเขาต้องการ

 

สิ่งที่พวกเขาต้องการ คือ รถที่มีการส่งกำลังอย่างนุ่มนวล ทรงพลัง และยังต้องประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน ปล่อยมลภาวะต่ำ รวมถึงไม่ต้องกังวลเรื่องระยะทางวิ่ง และมีราคาที่จับต้องได้ ซึ่งรถยนต์พลังไฟฟ้าแบบ BEV ยังไม่ตอบโจทย์ 2 หัวข้อสุดท้าย

 

เพราะถ้าจะไม่ต้องกังวลเรื่องระยะทางวิ่งก็จะต้องมีแบทเตอรีขนาดใหญ่ และเมื่อใช้แบทเตอรีความจุสูง ตัวรถก็จะมีน้ำหนักมาก ซึ่งจะส่งผลกระทบกับระยะทางวิ่ง เพราะรถต้องแบกน้ำหนักส่วนเกิน แถมราคาแบทเตอรีก็ย่อมสูงขึ้นเป็นเงาตามตัว ซึ่งจะทำให้ตัวรถมีราคาแพงตามไปด้วย

 

 

หนึ่งในวิธีการแก้ปัญหานี้ที่น่าสนใจ คือ แนวคิดที่เราหยิบยืมมาจากหัวรถจักรดีเซลราง (รถไฟ) ที่เรียกกันว่า REEV หรือ EREV อันย่อมาจาก RANGE EXTENDED ELECTRIC VEHICLE หรือ EXTENDED RANGE ELECTRIC VEHICLE แปลเป็นไทย คือ รถพลังงานไฟฟ้าที่มาพร้อมระบบเพิ่มระยะทาง ซึ่งในที่นี้หมายถึง เครื่องปั่นไฟ !

 

 

ดังที่กล่าวไปแล้วว่า มันทำงานคล้ายกับหัวรถจักรดีเซลราง เพราะเครื่องยนต์ดีเซลของรถไฟ ไม่ได้ทำงานต่อกับล้อรถไฟโดยตรง แต่เครื่องยนต์จะทำหน้าที่ต่อเข้ากับเครื่องปั่นไฟ แล้วนำกระแสไฟฟ้ากระแสสลับที่ได้ไปแปลงเป็นกระแสตรงเก็บในแบทเตอรี แล้วไฟฟ้ากระแสตรงในแบทเตอรีจะส่งไปยังชุดขับเคลื่อนรถไฟอีกทอด

 

ดังนั้น เมื่อ REEV มีเครื่องปั่นไฟ มันก็ไม่จำเป็นจะต้องมีแบทเตอรีความจุสูงมากนัก แต่สามารถวิ่งระยะทางไกลได้อย่างสบาย และถึงแม้จะมีเครื่องยนต์ แต่การที่มันไม่มีห้องเกียร์หลายอัตราทดที่ซับซ้อน ผสมกับการลดขนาดของแบทเตอรี ทำให้น้ำหนักรวมของระบบ REEV ไม่แตกต่างไปจากรถ BEV ที่ใช้แบทเตอรีล้วน

 

ถึงตรงนี้ ผู้อ่านก็จะพบว่า คล้ายกับระบบอี-เพาเวอร์ ของ NISSAN (นิสสัน) ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซินขนาดเล็กทำหน้าที่ปั่นไฟ ส่งไปเก็บที่แบทเตอรี แล้วกระแสไฟจากแบทเตอรีจะถูกส่งไปยังมอเตอร์เพื่อเป็นพลังงานในการขับเคลื่อน แต่เดี๋ยวก่อน...แม้จะดูคล้าย แต่ระบบอี-เพาเวอร์ มีความแตกต่าง เพราะระบบของ NISSAN ใช้แบทเตอรีขนาดเล็กมาก เพียง 1.5 กิโลวัตต์ชั่วโมงเท่านั้น ในขณะที่รถไฟฟ้า BEV ทั่วไปอย่างน้อยจะใช้แบทเตอรีความจุ 25 กิโลวัตต์ชั่วโมงขึ้นไป เรียกว่า ต่างกันอย่างมีนัยยะ

 

เนื่องจากการใช้แบทเตอรีความจุเท่านี้ ไม่อาจเรียกว่าเป็นรถไฟฟ้าได้เต็มปากนัก ควรเรียกว่าเป็นรถไฮบริดจะเหมาะกว่า เพราะในระบบอี-เพาเวอร์ เครื่องยนต์จะต้องทำงานต่อเนื่องเกือบตลอดเวลา แต่ผู้ใช้งานจะได้รับข้อดีของระบบขับเคลื่อนที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า นั่นคือ แรงบิดสูง การส่งกำลังที่นุ่มนวลต่อเนื่องไร้รอยต่อ แต่จากการที่มันใช้แบทเตอรีความจุน้อย หากเราใช้ความเร็ว หรือเร่งความเร็วต่อเนื่องจนกำลังไฟจากแบทเตอรีไม่พอ รถก็ต้องใช้กระแสไฟฟ้าตรงมาจากเครื่องยนต์แทน ซึ่งสมรรถนะการขับขี่ก็จะลดลงอย่างมาก

 

ดังนั้น ความต่างหลักของระบบ REEV (EREV) คือ มันจะมีแบทเตอรีความจุอย่างน้อย 25 กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งใหญ่กว่าแบทเตอรีความจุ 10-15 กิโลวัตต์ชั่วโมง ของรถกลุ่มพลัก-อิน ไฮบริด (PHEV) แล้วรถ REEV (EREV) ยังสามารถเสียบปลั๊กชาร์จไฟ AC และ DC ได้เหมือนกับรถไฟฟ้า BEV และการที่มันสามารถวิ่งได้ด้วยระบบไฟฟ้าล้วนๆ ด้วยไฟจากแบทเตอรีเป็นระยะทางหลักร้อยกิโลเมตรได้อย่างสบาย ทำให้การทำงานของเครื่องปั่นไฟไม่จำเป็นต้องทำงานเกือบตลอดเวลาเหมือนกับของระบบอี-เพาเวอร์

 

ในบ้านเรายังไม่มีรถที่ใช้แนวคิดนี้จำหน่าย แต่ในประเทศจีน มีรถสายพันธุ์นี้เกิดขึ้นแล้ว อาทิ QIYUAN A07 (ฉี่หยวน เอ 07) ซีดานดี-เซกเมนท์ ทรงเพรียวลม จากค่าย CHANGAN (ฉางอัน) ที่เพิ่งเปิดตัวไปเมื่อเร็วๆ นี้ภายใต้บแรนด์ QIYUAN 

 

 

QIYUAN A07 มีให้เลือกทั้งรุ่น BEV และ EREV ที่มาพร้อมเครื่องปั่นไฟ โดยใช้เครื่องยนต์เบนซิน แบบ 4 สูบ ความจุ 1.5 ลิตร กำลัง 94 แรงม้า ทำหน้าที่ปั่นไฟให้แก่แบทเตอรี ความจุ 28.36 กิโลวัตต์ชั่วโมง แต่กำลังขับเคลื่อนที่แท้จริงส่งมาจากมอเตอร์ไฟฟ้า กำลัง 214 แรงม้า ที่ติดตั้งอยู่บนเพลาหลัง ระยะทางวิ่งโดยรวมของเครื่องยนต์ผสานกับแบทเตอรี สามารถวิ่งได้ถึง 1,200 กม. มาตรฐาน CLTC

 

รถอีกรุ่นหนึ่งที่ใช้ระบบนี้มาจากค่าย CHANGAN เช่นกัน คือ CAHAGAN HUNTER (ฉางอัน ฮันเตอร์) รถกระบะที่ใช้พื้นฐานร่วมกับ CHANGAN KAICENE F70 (ฉางอัน ไคเฉิง เอฟ 70) และ PEUGEOT LANDTREK (เปอโฌต์ แลนด์ทเรค) 

 

 

CHANGAN HUNTER ใช้เครื่องยนต์เบนซิน เทอร์โบ ความจุ 2.0 ลิตร กำลัง 187 แรงม้า ทำหน้าที่ปั่นไฟไปเก็บที่แบทเตอรี ความจุ 31.18 กิโลวัตต์ชั่วโมง ส่วนระบบขับเคลื่อนเป็นหน้าที่ของมอเตอร์ไฟฟ้าคู่ โดยมอเตอร์ไฟฟ้าด้านหน้า ให้กำลัง 93 แรงม้า ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้าด้านหลัง ให้กำลัง 174 แรงม้า โดยทั้งระบบให้กำลังสุทธิ 272 แรงม้า สำหรับระยะทางวิ่ง ถ้าใช้แบทเตอรีล้วนจะวิ่งได้ 180 กม. มาตรฐาน CLTC แต่ถ้ารวมการใช้เครื่องปั่นไฟจะวิ่งได้ 1,031 กม. มาตรฐาน CLTC

 

กติกาของบ้านเรา รถประเภทนี้จะอยู่ในกลุ่มภาษีสรรพสามิตเดียวกับรถไฮบริด เพราะยังใช้เครื่องยนต์สำหรับปั่นไฟ และไม่ได้รับการส่งเสริมแบบสุดลิ่มทิ่มประตูเหมือนรถไฟฟ้า BEV ทำให้มันน่าจะมีราคาสูงกว่า

 

เรื่องความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม จากที่มันมีขนาดแบทเตอรีความจุสูงพอสมควร ทำให้การใช้งานในชีวิตประจำวันในเขตเมืองรัศมี 100 กม. มันอาจจะไม่ต้องใช้เครื่องปั่นไฟเลย แต่ต้องอาศัยการทำงานของเครื่องปั่นไฟบ้างหากเดินทางไกล และเชื่อว่าปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมา จะมีจำนวนน้อยกว่ารถเครื่องยนต์สันดาปทั่วไปมาก เนื่องจากเครื่องยนต์ไม่ได้รับภาระหนักเหมือนรถเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไป ดังนั้น นี่จะเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับผู้ที่ต้องการใช้รถที่ขับขี่นุ่มนวล และไม่ต้องกังวลกับการต้องไปหาสถานีชาร์จระหว่างเดินทาง เพราะชาร์จเฉพาะตอนกลางคืนเมื่อกลับถึงบ้านก็พอเพียง 

 

บางคนอาจคิดว่า แนวคิดนี้เป็นการเพิ่มความซับซ้อนให้ระบบไฟฟ้าที่เรียบง่าย ซึ่งก็ไม่ผิด เพราะทุกสิ่งในโลก มันก็เป็นเหมือนเพลง “ได้อย่างเสียอย่าง” ของอัสนี-วสันต์ นั่นเอง